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濕度傳感器:工作、類型、應(yīng)用和Arduino指南

發(fā)布人:電子資料庫(kù) 時(shí)間:2022-08-31 來(lái)源:工程師 發(fā)布文章
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介紹

這個(gè)濕度傳感器是測(cè)量相對(duì)濕度、絕對(duì)濕度或露點(diǎn)的傳感器。目前,這類傳感器得到了廣泛的應(yīng)用,并逐漸朝著耐環(huán)境、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低廉的方向發(fā)展。

本文將介紹濕度傳感器的工作原理、類型、分類、應(yīng)用,以及實(shí)時(shí)溫濕度監(jiān)測(cè)儀Arduino教程。此外,還包括一些基本知識(shí),如相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度的計(jì)算。別再浪費(fèi)時(shí)間了!

濕度傳感器是測(cè)量相對(duì)濕度、絕對(duì)濕度或露點(diǎn)的傳感器。目前,這類傳感器得到了廣泛的應(yīng)用,并逐漸朝著耐環(huán)境、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低廉的方向發(fā)展。

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如果你只對(duì)Arduino指南,您可以從類別跳轉(zhuǎn)到該部分,下面的視頻是關(guān)于arduino不同溫濕度傳感器的精度測(cè)試,可以幫助您選擇最佳的。

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目錄

介紹

目錄

一、濕度傳感器如何工作?

1.1濕度

1.2絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度

1.3濕度傳感器的工作原理

二、濕度傳感器的分類和常見(jiàn)類型

2.1分類

2.2電阻式和電容式濕度傳感器的比較

2.3應(yīng)用較多的四種濕度傳感器

2.4常用濕度傳感器型號(hào)

三、濕度傳感器的應(yīng)用

3.1典型用途

3.2應(yīng)用領(lǐng)域

四、Arduino進(jìn)入項(xiàng)目:實(shí)時(shí)溫濕度檢測(cè)儀

4.1硬件準(zhǔn)備

4.2軟件準(zhǔn)備

4.3電路連接

4.4實(shí)施規(guī)范

五、常見(jiàn)問(wèn)題

一、濕度傳感器如何工作?1.1濕度

在學(xué)習(xí)濕度傳感器之前,讓我們先看看濕度是多少。

濕度,表示空氣干燥程度的物理量。在一定溫度下,一定體積的空氣中所含的水蒸氣越少,空氣越干燥;水蒸氣越多,空氣就越潮濕。空氣濕度的程度稱為“濕度”。在這個(gè)意義上,它通常用物理量來(lái)表示,如絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度、相對(duì)濕度、混合比、飽和差和露點(diǎn);如果它代表濕蒸汽中的水蒸氣重量占蒸汽總重量(體積)的百分比,則稱為蒸汽濕度。人體感到舒適的濕度是:相對(duì)濕度低于70%。所以問(wèn)題又來(lái)了,相對(duì)濕度是多少?

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圖1。濕度是多少?

1.2絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度

空氣的干燥程度和濕度,或表示其含有多少水蒸氣的物理量,稱為濕度。單位體積空氣中所含的水蒸氣質(zhì)量稱為絕對(duì)濕度。由于水蒸氣密度難以直接測(cè)量,通常用水蒸氣壓力來(lái)表示。空氣的絕對(duì)濕度并不決定地面上水汽的速度和對(duì)濕度的感知。人們把空氣在一定溫度下的絕對(duì)濕度和在同一溫度下飽和空氣壓力的百分比稱為相對(duì)濕度。

更具體地說(shuō),絕對(duì)濕度是指一定體積的空氣中所含的水蒸氣的質(zhì)量,其單位一般為g/m3。最大絕對(duì)濕度是最大濕度欠飽和。絕對(duì)濕度只與溫度一起有意義,因?yàn)榭諝庵锌扇菁{的濕度隨溫度而變化,而絕對(duì)濕度在不同溫度下也不同,因?yàn)榭諝獾捏w積也隨溫度而變化。但絕對(duì)濕度越接近最高濕度,其隨溫度的變化越小。

絕對(duì)濕度計(jì)算公式如下:

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這些符號(hào)是:

e-蒸汽壓,單位為帕斯卡(Pa)

-水的氣體常數(shù)=461.52J/(kg K)T-溫度,單位為開爾文(K)

m——溶解在空氣中的水的質(zhì)量,單位為千克(kg)

V——空氣體積,單位為立方米(m)。

相對(duì)濕度(RH)

濕度計(jì)記錄相對(duì)濕度。相對(duì)濕度是絕對(duì)濕度和最大濕度的比值。它的值顯示了水蒸氣的飽和度有多高。相對(duì)濕度為100%的空氣為飽和空氣。相對(duì)濕度為50%的空氣所含的水蒸氣達(dá)到相同溫度下空氣飽和點(diǎn)的一半??諝庵邢鄬?duì)濕度超過(guò)100%的水蒸氣通常會(huì)凝結(jié)。

隨著溫度的升高,空氣中含有更多的水,也就是說(shuō),在相同的水蒸氣量下,溫度升高時(shí),空氣中的相對(duì)濕度會(huì)降低。因此,在提供相對(duì)濕度的同時(shí),還必須提供溫度數(shù)據(jù)。露點(diǎn)也可以根據(jù)相對(duì)濕度和溫度來(lái)計(jì)算。

以下是計(jì)算相對(duì)濕度的公式:

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這些符號(hào)是:

ρw——絕對(duì)濕度,單位為克/立方米

ρw,最大濕度,單位為g/m3

e—水蒸氣壓力,單位為帕斯卡

E—飽和蒸氣壓,單位為帕斯卡

s—比濕度,單位為克/千克

S—最高比濕度,單位為克/千克

1.3濕度傳感器的工作原理

通常,濕度傳感器使用以下四種方法來(lái)檢測(cè)濕度或冷凝:

(1) 測(cè)量濕敏材料的吸濕、分離或冷凝引起的電阻抗或電容變化。

(2) 測(cè)量濕度變化引起的氣體熱導(dǎo)率差異。

(3) 測(cè)量由于濕度或冷凝的變化而引起的晶體振動(dòng)器共振頻率的變化。

(4) 測(cè)量因濕度變化而通過(guò)水滴的α射線引起的衰減、光吸收和反射。

例如,濕敏電阻器的特性是在基板上覆蓋由濕敏材料制成的薄膜。當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附在濕敏膜上時(shí),元件的電阻率和電阻值會(huì)發(fā)生變化。一個(gè)特性可以測(cè)量濕度。

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圖2。聚合物薄膜濕度傳感器的工作原理

二、濕度傳感器的分類和常見(jiàn)類型2.1分類

目前,市場(chǎng)上的濕度傳感器有很多種類型。它們大致分為使用的溫度和濕度范圍,如下表所示。

工業(yè)

適用范圍

工作溫濕度范圍

使用

溫度(℃)

濕度(%PH)

家用電器

空調(diào)機(jī)

5~40

40~70

空調(diào)設(shè)備

烘干機(jī)

eighty

0~40

晾曬衣物

電子測(cè)距儀

5~100

2~100

食品加熱和調(diào)節(jié)控制

錄像機(jī)

-5~60

60~100

防止冷凝

小型車

自動(dòng)防霧

-20~80

50~100

防止冷凝

醫(yī)療

治療裝置

10~30

80~100

呼吸器系統(tǒng)

孵化器

10~30

50~80

空調(diào)設(shè)備

工業(yè)

纖維

10~30

50~100

絲綢

烘干機(jī)

50~100

0~50

窯工業(yè)、木材干燥

粉末水分

5~100

0~50

陶瓷原料

干糧

50~100

0~50

食品保存

電子元器件制造

5~40

0~50

磁頭,LSI IC

農(nóng)林牧業(yè)

家用空調(diào)

5~40

0~100

空調(diào)設(shè)備

茶煙防凍

-10~60

50~100

防止冷凝

爬行動(dòng)物喂養(yǎng)

5~40

0~50

增加濕度,健康管理

試驗(yàn)

恒溫恒濕箱

-5~100

0~100

精密測(cè)量

射頻探測(cè)器

-50~40

0~100

高精度氣象測(cè)量

濕度計(jì)

5~100

0~100

控制記錄裝置

其他

土壤水分

-20~50

0~100

植物栽培、水土流失

在上面,我們介紹了四種檢測(cè)濕度或冷凝的方法。這些測(cè)量方法必須根據(jù)不同的測(cè)試環(huán)境進(jìn)行選擇。市場(chǎng)上最常用的測(cè)量方法是第一種,因?yàn)樗臏y(cè)量和信號(hào)選擇方法非常簡(jiǎn)單和廉價(jià)。按其制造材料的不同可分為以下六類:

(1) 電解質(zhì),如氯化鋰。

(2) 半導(dǎo)體材料,如硒和鍺。

(3) MgCr2O4、ZnCr2O4、TiO2、SnO2等金屬氧化物熔融產(chǎn)物。

(4) 多孔金屬氧化物薄膜,如氧化鋁。

(5) 一種將導(dǎo)電粉末分散在聚合物材料(如尼龍)中制成的材料。

(6) 有機(jī)或無(wú)機(jī)聚合物電解質(zhì)膜。

由濕敏材料制成的傳感器大致可分為7大類:

(1) 電解液濕度傳感器

(2) 聚合物濕度傳感器

(3) 陶瓷濕度傳感器

(4) 晶體振蕩器濕度傳感器

(5) 半導(dǎo)體濕度傳感器

(6) 厚膜濕度傳感器

(7) 冷凝濕度傳感器

分類

濕敏材料

檢測(cè)方法

電解質(zhì)

氯化鋰聚乙烯醇聚苯乙烯

電阻器

硫酸化薄膜

電阻器

硫酸鉀膜

電阻器

LiC1飽和溶液

電阻器

半導(dǎo)體

Se(Ge或Si)氣相沉積薄膜

電阻器

Si-SiO2-PAPA(聚氨基苯乙炔)

電阻器

金屬氧化物(陶瓷)

氧化鐵膠體涂膜

電阻器

Cr2O3-Ni2O3-Fe2O3

電阻器

微晶玻璃薄膜

電容器

Fe2O3-K2O陶瓷

電阻器

ZnO-Li2O-V2O5陶瓷

電阻器

Mg-Cr2O4型陶瓷

電容器

聚合物

氧化鋁環(huán)氧樹脂

電阻器或電容器

多乳液樹脂膜

電容器

有機(jī)材料

賽璐珞碳

電阻器

丁酸纖維素

電容器

樹脂炭

電阻器

聚酰胺晶體振蕩器

共振頻率

2.2電阻式和電容式濕度傳感器的比較

(1) 電阻式濕度傳感器

電阻式濕度傳感器是利用濕度傳感器的電氣特性(如電阻值)隨濕度變化來(lái)測(cè)量濕度的傳感器。濕度傳感器一般是浸入帶有吸濕性物質(zhì)的絕緣材料中,或通過(guò)蒸發(fā),通過(guò)涂層等工藝制備出一層金屬、半導(dǎo)體、聚合物薄膜和粉末狀顆粒。

在濕敏元件的吸濕除濕過(guò)程中,水分子分解的離子H的傳導(dǎo)狀態(tài)發(fā)生變化,使元件的電阻值隨濕度變化。

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圖3。電阻式濕度傳感器

優(yōu)勢(shì)

1) 與電容式相比,結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單,更容易實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)和價(jià)格低廉。

2) 不需要像電容式傳感器那樣考慮引線之間的容量,因此傳感器可以隨意拉伸,具有更大的設(shè)計(jì)自由度。

3) 由于特性是對(duì)數(shù)變化(變化程度較大),所以濕度變化對(duì)電阻變化較小。(以這一點(diǎn)為例,電極的偏差對(duì)特性的影響程度很小,不穩(wěn)定性也很小,即使有微小的變化,轉(zhuǎn)換成濕度也很難表現(xiàn)出來(lái)。)

缺點(diǎn)

1) 溫度特性比電容式(0.5%rh/℃)大,通常需要溫度補(bǔ)償。

2) 由于特性是對(duì)數(shù)變化,如果不處理對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換,則無(wú)法獲得線性特性。

3) 由于電阻高,低濕度范圍難以檢測(cè)。(大約20%的相對(duì)濕度是限制)此外,它很容易受到干擾的影響。

(2) 電容式濕度傳感器

電容式濕度傳感器是濕度傳感器中常用的儀器。它以聚合物濕敏電容器為基本濕敏元件,采用單片機(jī)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析、處理、顯示和遠(yuǎn)程傳輸。測(cè)量精度為±2.5%。

電容式濕度傳感器主要由玻璃基板、下電極、濕敏材料和上電極組成。兩個(gè)下電極與濕敏材料和上電極形成的兩個(gè)電容串聯(lián)。濕敏材料是介電常數(shù)隨環(huán)境相對(duì)濕度變化的高分子聚合物。

當(dāng)環(huán)境濕度變化時(shí),濕度傳感器的電容隨之變化,即相對(duì)濕度增加時(shí),濕敏電容增大,反之亦然(電容通常在48~56 pf之間)。傳感器的轉(zhuǎn)換電路將濕敏電容變化轉(zhuǎn)換為電壓變化,對(duì)應(yīng)于相對(duì)濕度從0到100%RH的變化,傳感器的輸出從0到1v線性變化。

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圖4。電容式土壤水分傳感器

優(yōu)勢(shì)

1) 一般來(lái)說(shuō),從0%rh開始,可以檢測(cè)到低濕度。

2) 電容值相對(duì)接近線性,無(wú)需對(duì)數(shù)變化。

3) 溫度特性比電阻式?。s0.05~0.1%rh/℃),一般不需要溫度補(bǔ)償。

4) 為了提高電容值,將該結(jié)構(gòu)制成薄膜,并且有更多的產(chǎn)品比電阻型具有更快的響應(yīng)速度。

劣勢(shì)

1) 如果用導(dǎo)線延長(zhǎng)傳感器,電容值會(huì)發(fā)生變化,因此不適合單獨(dú)伸出傳感器。另外,如果將其組裝到裝置中,很難通過(guò)引線改變位置,因此設(shè)計(jì)自由度很小。

2) 變化量相對(duì)較小,但電容量的微小變化會(huì)引起較大誤差。因此,廉價(jià)的傳感器有很大的偏差。(用于測(cè)量的傳感器也具有非常高的精度,但這些估計(jì)公式已經(jīng)過(guò)處理。)

3) 事實(shí)上,變化的數(shù)量很小,可以從依賴性的角度說(shuō)。但是電容的微小變化會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。因此,可靠性差的傳感器會(huì)有較大的濕度變化。

4) 雖然變化量很小,但是其他電路部件的偏差和溫度特性會(huì)有較大的影響,所以在選擇電路部件時(shí)要小心。

2.3應(yīng)用較多的四種濕度傳感器

(1) 氯化鋰濕度傳感器

● 電阻式氯化鋰濕度計(jì)

某些金屬鹽(如氯化鋰LiCI)在空氣中具有很強(qiáng)的吸濕性,其吸濕性是空氣相對(duì)濕度的一定函數(shù),即空氣中的相對(duì)濕度越大,氯化鋰吸收的水分越多。同時(shí),氯化鋰的電導(dǎo)率,即電阻率的大小隨吸濕量的變化而變化,吸水越多,電阻率越小,反之亦然。

因此,可以根據(jù)氯化鋰電阻率的變化來(lái)確定空氣的相對(duì)濕度。氯化鋰電阻濕度計(jì)是利用氯化鋰吸收水分后電阻率變化的特性制成的一種濕度計(jì)。

美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局F.W.Dunmore研制了第一臺(tái)基于電阻-濕度特性原理的氯化鋰電濕度傳感器。這種元件具有精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、適用于常溫濕度測(cè)量和控制等一系列優(yōu)點(diǎn)。

● 氯化鋰露點(diǎn)濕度計(jì)

露點(diǎn)氯化鋰濕度計(jì)最早由美國(guó)Forboro公司開發(fā)。這種濕度計(jì)與上述電阻式氯化鋰濕度計(jì)類似,但其工作原理完全不同。簡(jiǎn)言之,它利用氯化鋰飽和水溶液的飽和蒸汽壓與溫度作用。

(2) 碳濕度傳感器

碳濕度傳感器是1942年由??丝ǜズ涂瞬祭兹茽柕略诿绹?guó)首次提出的。與頭發(fā)、套管、氯化鋰等常用探測(cè)元件相比,碳濕度傳感器響應(yīng)速度快,重復(fù)性好,無(wú)腐蝕效應(yīng)、磁滯環(huán)窄等優(yōu)點(diǎn)引人注目。碳濕度傳感器的測(cè)量不確定度不超過(guò)±5%RH,正溫下時(shí)間常數(shù)為2~3s,滯后一般在7%左右,比電阻穩(wěn)定性也較好。

(3) 氧化鋁濕度計(jì)

氧化鋁傳感器的突出優(yōu)點(diǎn)是體積?。ㄈ缣娇諆x使用的濕度傳感器厚度僅為90μm,重量為12mg),靈敏度高(測(cè)量下限可達(dá)-110℃露點(diǎn)),響應(yīng)速度快(一般為0.3s~3s),測(cè)量信號(hào)直接以電參數(shù)的形式輸出,大大簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)處理程序等。此外,它也適用于測(cè)量液體中的水分。

(4) 陶瓷濕度傳感器

陶瓷濕度傳感器又稱金屬氧化物濕度傳感器,因?yàn)槠錆衩舨牧鲜怯山饘傺趸锓勰┙?jīng)壓力成型燒結(jié)而成的陶瓷。由于燒結(jié)程度的不同,可以得到許多多孔物體,水蒸氣會(huì)吸附在多孔表面形成吸附層,吸附層中的氫離子由于水蒸氣的粘附而形成電流載體。當(dāng)濕度較高時(shí),附著在吸附層上的水蒸氣容易流動(dòng)。陶瓷濕度傳感器利用這種特性將濕度變化轉(zhuǎn)化為阻抗值變化的輸出。

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圖5。熱凈化型陶瓷濕度傳感器

2.4常用濕度傳感器型號(hào)

目前生產(chǎn)集成式濕度傳感器的主要廠家和典型產(chǎn)品有霍尼韋爾(HIH-3602、HIH-3605、HIH-3610)、恒濕膠(HM1500、HM1520、HF3223、HTF3223)、Sensiron(SHT11、SHT15)型)。這些產(chǎn)品可分為以下四類:

線性電壓輸出集成濕度傳感器

典型產(chǎn)品有HIH3605/3610、HM1500/1520。其主要特點(diǎn)是采用恒壓電源,內(nèi)置放大電路,能輸出與相對(duì)濕度成正比的電壓信號(hào),響應(yīng)速度快,重復(fù)性好,抗污染能力強(qiáng)。

線性頻率輸出集成濕度傳感器

典型的產(chǎn)品是HF3223型。它采用模塊化結(jié)構(gòu),是一種頻率輸出集成式濕度傳感器。輸出頻率為8750Hz(型號(hào)值),相對(duì)濕度為55%。當(dāng)相對(duì)濕度從10%變化到95%時(shí),輸出頻率從9560Hz降低到8030Hz。這種傳感器具有線性度好、抗干擾能力強(qiáng)、易于與數(shù)字電路或單片機(jī)配套、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。

頻率/溫度輸出集成濕度傳感器

典型的產(chǎn)品是HTF3223。除了HF3223的功能外,還增加了溫度信號(hào)輸出端子,并采用負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻作為溫度傳感器。當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí),電阻值相應(yīng)變化,并從NTC端子引出,溫度值可以用二次儀表測(cè)量。

單片機(jī)智能溫濕度傳感器

2002年,Sensiron率先在世界上成功開發(fā)了SHT11和SHT15智能濕度/溫度傳感器。外形尺寸僅為7.6(毫米)×5(毫米)×2.5(毫米),尺寸與火柴頭相似。出廠前,每個(gè)傳感器都在溫度室內(nèi)進(jìn)行了精度標(biāo)準(zhǔn)化,標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)被編譯成相應(yīng)的程序并存儲(chǔ)在校準(zhǔn)存儲(chǔ)器中。

相對(duì)濕度可在測(cè)量過(guò)程中自動(dòng)校準(zhǔn)。它們不僅可以精確測(cè)量相對(duì)溫度,還可以測(cè)量溫度和露點(diǎn)。相對(duì)溫度的測(cè)量范圍為0-100%,分辨率可達(dá)0.03%RH,最高精度為±2%RH。測(cè)量溫度范圍為-40℃~+123.8℃,分辨率為0.01℃。露點(diǎn)測(cè)量準(zhǔn)確度<±1℃。在測(cè)量濕度和溫度時(shí),A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字可分別達(dá)到12位和14位。

采用降低分辨率的方法可以提高測(cè)量速率,降低芯片功耗。SHT11/15產(chǎn)品互換性好,響應(yīng)速度快,抗干擾能力強(qiáng),不需要外部元件,適應(yīng)各種單片機(jī),可廣泛應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備和溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

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圖6。HTS221電容式數(shù)字濕度傳感器

三、濕度傳感器的應(yīng)用3.1典型用途

任何行業(yè)的工作都離不開空氣,空氣的濕度直接關(guān)系到工作、生活、生產(chǎn),因此對(duì)濕度的監(jiān)測(cè)和控制越來(lái)越重要。濕度傳感器的主要應(yīng)用如下:

(1) 氣候監(jiān)測(cè)

氣象測(cè)量預(yù)報(bào)對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、軍事和人民生活以及科學(xué)實(shí)驗(yàn)都具有重要意義。因此,濕度傳感器是必不可少的濕度測(cè)量設(shè)備。已在氣象傳感器中使用,如氣球濕度測(cè)量?jī)x。打開。

(2) 溫室育種

現(xiàn)代農(nóng)林牧業(yè)有相當(dāng)數(shù)量的溫室。溫室的濕度控制和溫度控制一樣重要。把濕度控制在適合農(nóng)作物、樹木、畜禽生長(zhǎng)的適宜范圍內(nèi),是減少病蟲害、提高產(chǎn)量的條件之一。

(3) 工業(yè)生產(chǎn)

在紡織、電子、精密機(jī)械、陶瓷等行業(yè),空氣濕度直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量,必須進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)和調(diào)控。

(4) 貨物儲(chǔ)存

各種物品對(duì)環(huán)境有一定的適應(yīng)性。如果濕度過(guò)高或過(guò)低,產(chǎn)品將失去原有性能。例如,在高濕度地區(qū),電子產(chǎn)品在倉(cāng)庫(kù)中損壞嚴(yán)重,非金屬零件會(huì)發(fā)霉,金屬零件會(huì)腐蝕生銹。

(5) 精密儀器的使用保護(hù)

許多精密儀器設(shè)備對(duì)工作環(huán)境有更高的要求。環(huán)境濕度必須控制在一定范圍內(nèi),以保證其正常工作,提高工作效率和可靠性。例如,電話程控交換機(jī)的工作濕度最好為55%±10%。溫度過(guò)高會(huì)影響絕緣性能,過(guò)低容易產(chǎn)生靜電,影響正常運(yùn)行。

3.2應(yīng)用領(lǐng)域

(1) 濕度測(cè)量系統(tǒng)

● 當(dāng)溫度低于70°C(通常高于-40°C)時(shí),如果環(huán)境清潔,使用聚合物傳感器,對(duì)于嚴(yán)重污染使用陶瓷傳感器(加熱清潔再生型)。由于其加熱和清洗過(guò)程,無(wú)法連續(xù)測(cè)量,消耗大量能量(1-10W)。不過(guò),它壽命長(zhǎng),在使用過(guò)程中可以選擇加熱清洗周期較長(zhǎng)的傳感器,比如氯磷灰石陶瓷傳感器,每2到3個(gè)月清洗一次。此外,內(nèi)部加熱型比外部加熱型消耗更少的能量。

● 在70~100℃范圍內(nèi)測(cè)量濕度,采用陶瓷傳感器加熱清洗,并進(jìn)行線性和溫度補(bǔ)償,以提高精度。為了達(dá)到更高的精度,需要一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)。在高溫高濕環(huán)境下,需要經(jīng)常加熱和清潔。例如,當(dāng)相對(duì)濕度超過(guò)80%時(shí),需要30秒清洗一次。最好配備自動(dòng)加熱清洗裝置。

● 在100~150℃范圍內(nèi)測(cè)量濕度。在世界范圍內(nèi),陶瓷濕度傳感器主要用于制作高溫濕度計(jì)。

(2) 工業(yè)過(guò)程自動(dòng)控制

為了提高產(chǎn)品質(zhì)量和節(jié)能降耗,陶瓷濕度傳感器通常用于磁頭加工廠的產(chǎn)品干燥系統(tǒng)、反應(yīng)器濕度控制、鍋爐水蒸氣泄漏檢測(cè)、集成電路或空調(diào)等控制;各種空調(diào)系統(tǒng)、醫(yī)療系統(tǒng)的濕度控制可采用高分子或陶瓷濕度傳感器進(jìn)行。

(3) 蒸汽檢漏系統(tǒng)

在火力發(fā)電站、核電站、蒸汽機(jī)車、鍋爐等高溫高壓設(shè)備中,為防止煤氣泄漏,防止人身事故,可采用濕度傳感器進(jìn)行泄漏檢測(cè)。

(4) 其他系統(tǒng)

在家用電器中,濕度傳感器可用于加濕器、除濕器、空調(diào)器、酒柜、干衣機(jī)等的濕度測(cè)量。

四、Arduino進(jìn)入項(xiàng)目:實(shí)時(shí)溫濕度檢測(cè)儀4.1硬件準(zhǔn)備

Arduino

溫濕度傳感器

一塊PCF8574T轉(zhuǎn)接板

1602 LCD一塊

一塊試驗(yàn)板

多條連接線

4.2軟件準(zhǔn)備

Arduino IDE

4.3電路連接

本項(xiàng)目直接使用PCF8574T適配板驅(qū)動(dòng)1602液晶顯示器,節(jié)省了大量的Arduino IO端口,節(jié)省了大量的布線麻煩。PCF8574T適配板包含四個(gè)接口:VCC、GND、SDA和SCL。分別連接:VCC-5V,GND-GND,SDA-A4,SCL-A5。

溫度和濕度傳感器包含3個(gè)引腳,從網(wǎng)格側(cè)面看,從左到右分別是數(shù)據(jù)、VCC和GND。這樣連接:DATA-A0,VCC-3.3V,GND-GND。

image.png


圖7。電路連接

4.4編寫代碼
image.png


圖8。實(shí)驗(yàn)結(jié)果

/*

* Use temperature and humidity sensor to detect information and display it on the LCD

*/

#include "Wire.h" // Import libraries needed to drive LCD

#include "LiquidCrystal_I2C.h"

#include "dht.h" // Import dht library for temperature and humidity sensor

#define dht_pin A0 // Connect the data port of the temperature and humidity sensor to A0

dht DHT;

// Set up LCD

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); // 0x27 is the address of the I2C bus

void setup() {

// Delay waiting for system initialization

delay(1000);

// Initialize LCD

lcd.init();

// Turn on the screen backlight

lcd.backlight();

// LCD screen displays Humidity(%):

lcd.print("Humi(%): ");

// LCD screen displays Temp(C):

lcd.setCursor(0, 1);

lcd.print("Temp(C): ");

}

void loop() {

// Read the data of the temperature and humidity sensor

DHT.read11(dht_pin);

// LCD displays the collected temperature and humidity data

lcd.setCursor(8,0);

lcd.print(DHT.humidity,1);

lcd.setCursor(8,1);

lcd.print(DHT.temperature,1);

delay(1000);

}

代碼編譯無(wú)問(wèn)題后,點(diǎn)擊按鈕上傳到Arduino UNO板。編程無(wú)問(wèn)題后,可以在液晶屏上觀察結(jié)果。如果濕度沒(méi)有變化,你可以試著在傳感器處松一口氣,然后觀察數(shù)值的變化。

五、常見(jiàn)問(wèn)題

1什么是濕度傳感器?

濕度傳感器(或濕度計(jì))可感應(yīng)、測(cè)量并報(bào)告濕度和空氣溫度。在特定空氣溫度下,空氣中的水分與最高水分的比率稱為相對(duì)濕度。相對(duì)濕度成為尋找舒適感的一個(gè)重要因素。

2濕度傳感器如何工作?

濕度傳感器通過(guò)檢測(cè)改變空氣中電流或溫度的變化來(lái)工作。。。電容式濕度傳感器通過(guò)在兩個(gè)電極之間放置一條金屬氧化物來(lái)測(cè)量相對(duì)濕度。金屬氧化物的電容量隨大氣相對(duì)濕度的變化而變化。

3有多少種濕度傳感器?

有三種主要類型的濕度傳感器被使用,它們圍繞著什么方法來(lái)感知濕度并傳遞可用于確定數(shù)值的電信號(hào)進(jìn)行定義。這些類型的濕度傳感器包括電容式濕度傳感器。電阻式濕度傳感器。

4濕度傳感器是模擬的還是數(shù)字的?

濕度傳感器以兩種不同的方式測(cè)量和報(bào)告濕度水平-模擬或數(shù)字(又名離散)。數(shù)字傳感器能夠在規(guī)定的范圍內(nèi)監(jiān)測(cè)操作條件。。。模擬傳感器更先進(jìn),通過(guò)精確測(cè)量提供對(duì)當(dāng)前狀況的連續(xù)可視性。

5為什么要使用濕度傳感器?

濕度傳感器是一種電子設(shè)備,用于測(cè)量和報(bào)告周圍環(huán)境(如空氣、土壤或密閉空間)的濕度和空氣溫度。濕度測(cè)量表明空氣中的水蒸氣濃度。

6什么是絕對(duì)濕度傳感器?

ABS-300是一種熱導(dǎo)式絕對(duì)濕度傳感器。該傳感器通過(guò)量化干燥空氣和含有水蒸氣的空氣的熱導(dǎo)率差異來(lái)測(cè)量絕對(duì)濕度。。。如果已知溫度和壓力,絕對(duì)濕度很容易轉(zhuǎn)化為相對(duì)濕度。

7濕度傳感器有多精確?

數(shù)字相對(duì)濕度傳感器通常在整個(gè)0-100%相對(duì)濕度范圍內(nèi)精確到正負(fù)3%的相對(duì)濕度,但在50%相對(duì)濕度下更接近正負(fù)2%。。。校準(zhǔn)相對(duì)濕度傳感器最簡(jiǎn)單的方法是在密封容器中使用食鹽和水。

8什么是濕度傳感器?

濕度傳感器通常用于連接控制器的實(shí)驗(yàn)室,以保持恒定的濕度。。。濕度傳感器可以將空氣濕度的物理量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),并將其傳輸?shù)娇刂破鳌?/span>

9濕度傳感器如何感知空氣中的濕氣?

電容式濕度傳感器通過(guò)在兩個(gè)電極之間放置一條金屬氧化物來(lái)測(cè)量相對(duì)濕度。金屬氧化物的電容量隨大氣相對(duì)濕度的變化而變化。這些類型的傳感器用于氣象、商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用。

電阻式濕度傳感器利用鹽中的離子來(lái)測(cè)量原子的電阻抗。隨著濕度的變化,鹽介質(zhì)兩側(cè)電極的電阻也隨之變化。最先進(jìn)的電阻式濕度傳感器使用陶瓷來(lái)克服出現(xiàn)冷凝的區(qū)域。

熱導(dǎo)率傳感器測(cè)量熱量的變化以檢測(cè)濕度。兩個(gè)熱傳感器根據(jù)周圍空氣的濕度導(dǎo)電。一個(gè)傳感器封裝在干燥的氮?dú)庵?,與另一個(gè)測(cè)量環(huán)境空氣的傳感器進(jìn)行比較。兩者之間的差別測(cè)量濕度。

10溫度傳感器和濕度傳感器的區(qū)別是什么?

溫度傳感器:溫度是最常見(jiàn)的環(huán)境參數(shù)。溫度在我們的家庭和工業(yè)中起著重要的作用。在過(guò)去的幾年里,我們能夠通過(guò)溫度傳感裝置來(lái)監(jiān)測(cè)和控制環(huán)境參數(shù)。溫度傳感器是一種電子設(shè)備,用于檢測(cè)和測(cè)量不同環(huán)境條件下的精確溫度水平。市場(chǎng)上有許多價(jià)格合理的溫度傳感器可用于測(cè)量準(zhǔn)確的溫度水平。

濕度傳感器:濕度是另一個(gè)最可測(cè)量的環(huán)境參數(shù)。我們家和倉(cāng)庫(kù)的高濕度增加了產(chǎn)品和物品受損的可能性。過(guò)去,由于缺少感應(yīng)設(shè)備,我們無(wú)法檢測(cè)到準(zhǔn)確的濕度水平。濕度傳感器是一種電子設(shè)備,用于測(cè)量濕度水平,并通過(guò)我們的移動(dòng)電話從任何地方改變濕度水平。濕度傳感器檢測(cè)水、空氣和土壤中的濕度水平。我們可以很容易地在家里和辦公室里使用濕度傳感器。


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